Hvordan lage en varmepumpe for oppvarming av et hus med egne hender: prinsippet om drift og monteringsplan

De første versjonene av varmepumper kunne bare delvis tilfredsstille etterspørselen etter termisk energi. Moderne varianter er mer effektive og kan brukes til varmesystemer. Det er grunnen til at mange huseiere prøver å montere en varmepumpe med egne hender.

Vi vil fortelle deg hvordan du velger det beste alternativet for varmepumpen, under hensyntagen til geodataene til stedet der det er planlagt installert. Artikkelen som er foreslått behandlet, beskriver i detalj prinsippet om bruk av "grønn energi" -systemer, forskjellene er listet opp. Basert på våre råd, vil du uten tvil fokusere på den effektive typen.

For uavhengige mestere presenterer vi teknologien for å sette sammen en varmepumpe. Informasjonen som presenteres for vurdering blir supplert med visuelle diagrammer, fotovalg og detaljert videotrening i to deler.

Hva er en varmepumpe, og hvordan fungerer den?

Begrepet varmepumpe refererer til et sett med spesifikt utstyr. Hovedfunksjonen til dette utstyret er innsamling av termisk energi og transport til forbrukeren. Kilden til slik energi kan være hvilken som helst kropp eller medium med en temperatur på + 1 º eller flere grader.

Det er mer enn nok kilder til lav temperatur i miljøet. Dette er industriavfall fra bedrifter, termiske og kjernekraftverk, kloakk, etc. For drift av varmepumper innen oppvarming av hjemmet trengs tre uavhengig restaurerte naturlige kilder - luft, vann og land.

Varmepumper "henter" energi fra prosesser som regelmessig forekommer i miljøet. Prosessen stopper aldri, fordi kildene anerkjennes som uuttømmelige av menneskelige kriterier

De tre potensielle energileverandørene som er oppført er direkte relatert til solens energi, som ved oppvarming flytter luft med vinden og overfører termisk energi til jorden. Det er valg av kilde som er hovedkriteriet i henhold til hvilken varmepumpesystemer er klassifisert.

Prinsippet for drift av varmepumper er basert på kroppens eller medias evne til å overføre termisk energi til et annet organ eller et medium. Mottakere og leverandører av energi i termiske pumpesystemer fungerer vanligvis parvis.

Så skille følgende typer varmepumper:

• Luft er vann.
• Jorden er vann.
• Vann er luft.
• Vann er vann.
• Jorden er luft.
• Vann - Vann
• Luft er luft.

I dette tilfellet definerer det første ordet mediet som systemet fjerner lav temperatur på. Det andre indikerer hvilken type bærer som denne termiske energien overføres til. Så i varmepumper blir vann - vann hentet varme fra det vandige mediet og væske blir brukt som varmebærer.

Varmepumpene er dampkompresjonsenheter av strukturell type. De utvinner varme fra naturlige kilder, behandler og transporterer den til forbrukere (+)

Moderne varmepumper bruker tre hoved varmekilde. Dette er jord, vann og luft. Det enkleste av disse alternativene er luftvarmepumpe. Populariteten til slike systemer er assosiert med deres ganske enkle design og enkel installasjon.

Til tross for en slik popularitet, har imidlertid disse variantene en ganske lav produktivitet. I tillegg er effektiviteten ustabil og avhengig av årstidens temperatursvingninger.

Med synkende temperatur synker ytelsen betydelig. Slike alternativer for varmepumper kan betraktes som et tillegg til den eksisterende hovedkilden til termisk energi.

Alternativer for utstyr som bruker bakkevarmeanses som mer effektive. Jord mottar og akkumulerer termisk energi ikke bare fra solen, den varmes konstant opp av energien fra jordens kjerne.

Det vil si at jorda er et slags termisk batteri, hvis kraft praktisk talt er ubegrenset. Dessuten er jordens temperatur, spesielt på en viss dybde, konstant og varierer ubetydelig.

Omfang av energi generert av varmepumper:

Konstansen på kildetemperaturen er en viktig faktor i stabil og effektiv drift av denne typen kraftutstyr. Tilsvarende egenskaper er besatt av systemer der vannmiljøet er den viktigste kilden til termisk energi. Oppsamleren av slike pumper befinner seg enten i brønnen, der den er i akviferen eller i et reservoar.

Den gjennomsnittlige årlige temperaturen på kilder som jord og vann varierer fra + 7º til + 12º C. En slik temperatur er ganske nok til å sikre effektiv drift av systemet.

De mest effektive er varmepumper som henter ut termisk energi fra kilder med stabile temperaturindikatorer, dvs. fra vann og jord

De viktigste strukturelle elementene i varmepumper

For at kraftproduksjonsanlegget skal fungere i samsvar med prinsippene for varmepumpen, må fire hovedenheter være til stede i utformingen, disse er:

• Kompressor.
• Fordamper.
• Kondensator.
• Gassventil.

Et viktig element i utformingen av varmepumpen er kompressoren. Dets viktigste funksjon er å øke trykket og temperaturen til damper som følge av koking av kjølemediet. Spesielt for klimateknologi og varmepumper brukes moderne rullekompressorer.

Som arbeidsfluid ved direkte overføring av termisk energi brukes væsker med lavt kokepunkt. Som regel brukes ammoniakk og freoner (+)

Slike kompressorer er designet for drift ved temperaturer under temperaturen. I motsetning til andre varianter produserer rullekompressorer lite støy og fungerer både ved lave gass-kokepunkter og ved høye kondenseringstemperaturer. Den utvilsomme fordelen er deres kompakte størrelse og lave egenvekt.

Nesten all energien til varmepumpen brukes på å transportere termisk energi fra utsiden til innsiden av rommet. Så en energienhet brukes på drift av systemer i produksjon av 4-6 enheter (+)

Fordamperen som et konstruksjonselement er en beholder der flytende kjølemedium omdannes til damp. Kuldemediet, som sirkulerer i en lukket krets, passerer gjennom fordamperen. I den varmer kjølemediet opp og blir til damp. Damp med lavt trykk ledes mot kompressoren.

I kompressoren blir kjølemediumdamp utsatt for trykk og temperaturen stiger. Kompressoren pumper oppvarmet damp under høyt trykk mot kondensatoren.

Kompressoren komprimerer mediet som sirkulerer langs kretsen, som et resultat av at temperaturen og trykket øker. Så kommer det komprimerte mediet inn i varmeveksleren (kondensatoren), der den blir avkjølt, og overfører varme til vann eller luft

Det neste strukturelle elementet i systemet er en kondensator. Dens funksjon er å overføre termisk energi til den interne kretsen til varmesystemet.

Serielle prøver produsert av industrivirksomheter er utstyrt med platevarmevekslere. Hovedmaterialet for slike kondensatorer er legert stål eller kobber.

For selvprodusert varmeveksler er et kobberrør på en halv tomme egnet. Veggtykkelsen på rørene som brukes til fremstilling av varmeveksleren må være minst 1 mm

En termostatisk, eller på annen måte strupende ventil, er installert i begynnelsen av den delen av den hydrauliske krets hvor det sirkulerende høytrykksmediet blir omdannet til et lavtrykksmedium. Mer presist deler gassen sammen med kompressoren varmepumpekretsen i to deler: den ene med høye trykkparametere, den andre med lav.

Når den passerer gjennom en ekspansjonsgassventil, fordamper væsken som sirkulerer i en lukket krets delvis, som et resultat av at trykket avtar med temperaturen. Så kommer den inn i varmeveksleren i kommunikasjon med miljøet. Der fanger den opp energien til mediet og overfører det tilbake til systemet.

Gassventilen styrer strømmen av kjølemedium mot fordamperen. Når du velger en ventil, må systemparametere tas i betraktning. Ventilen må overholde disse parametrene.

Når du passerer gjennom en varmestyringsventil, fordamper væskekjølevæsken delvis, og strømningstemperaturen synker (+)

Valg av varmepumpetype

Hovedindikatoren for dette varmesystemet er strøm. For det første vil de økonomiske kostnadene for kjøp av utstyr og valget av en eller annen kilde til lav temperatur varme avhenge av kapasiteten. Jo høyere kraft varmepumpesystemet er, jo høyere er kostnadene for komponenter.

Først og fremst refererer det til kompressorkapasiteten, dybden på brønnene for geotermiske prober, eller området for plassering av en horisontal samler. Korrekte termodynamiske beregninger er en slags garanti for at systemet vil fungere effektivt.

Hvis det er et tjern i nærheten av ditt personlige nettsted, vil det mest kostnadseffektive og produktive valget være en vann-vann varmepumpe

Til å begynne med, bør du studere området som er planlagt for installasjon av pumpen. En ideell tilstand vil være tilstedeværelsen av en vannmasse i denne delen. bruk av alternativer for vann-vann type redusere volumet av jordarbeid betydelig.

Å bruke landvarmen innebærer tvert imot et stort antall arbeider relatert til utgraving. Systemer som bruker vannmiljøet som lavverdig varme anses som de mest effektive.

Enheten til en varmepumpe som trekker ut termisk energi fra jorda, innebærer en imponerende mengde jordarbeid. Samleren legges under nivået av sesongfrysing

Det er to måter å bruke jordens termiske energi på. Den første innebærer boring av brønner med en diameter på 100-168 mm. Dybden på slike brønner, avhengig av systemets parametere, kan nå 100 m eller mer.

Spesielle sonder plasseres i disse brønnene. I den andre metoden brukes et rørmanifold. En slik samler er plassert under jorden i et horisontalt plan. For dette alternativet kreves det et tilstrekkelig stort område.

For å legge oppsamleren anses områder med våt jord å være ideelle. Naturligvis vil boring av brønner koste mer enn den horisontale plasseringen av reservoaret. Imidlertid har ikke alle områder ledig plass. For en kW varmepumpekraft er 30 til 50 m² areal nødvendig.

En konstruksjon for å samle termisk energi med en dyp brønn kan være litt billigere enn å grave en grop. Men et betydelig pluss er den betydelige besparelsen på plass, noe som er viktig for eiere av små tomter

I tilfelle tilstedeværelsen av en høytliggende grunnvannshorisont, kan varmevekslere anordnes i to brønner lokalisert i en avstand på omtrent 15 m fra hverandre.

Valg av termisk energi i slike systemer ved å pumpe grunnvann i en lukket sløyfe, hvis deler er plassert i brønner. Et slikt system krever installasjon av et filter og periodisk rengjøring av varmeveksleren.

Den enkleste og billigste varmepumpekretsen er basert på utvinning av termisk energi fra luften.Når det ble grunnlaget for installasjon av kjøleskap, ble det i henhold til prinsippene utviklet klimaanlegg senere.

Det enkleste termiske pumpesystemet mottar energi fra luftmassen. Om sommeren deltar hun i oppvarming, om vinteren i klimaanlegg. Ulempen med systemet er at enheten i en uavhengig utførelse med utilstrekkelig kraft

Effektiviteten til de forskjellige utstyrstypene er ikke den samme. De laveste indikatorene er pumper som bruker luft. I tillegg er disse indikatorene direkte avhengig av værforholdene.

Jordvarianter av varmepumper har stabil ytelse. Effektivitetskoeffisienten til disse systemene varierer mellom 2,8 -3,3. Vann-vann-systemer er mest effektive. Dette skyldes først og fremst stabiliteten i kildetemperaturen.

Det skal bemerkes at jo dypere pumpeoppsamleren er plassert i reservoaret, jo mer stabil vil temperaturen være. For å få en systemkapasitet på 10 kW, trenger du omtrent 300 meter av rørledningen.

Hovedparameteren som kjennetegner effektiviteten til varmepumpen er dens omstillingskoeffisient. Jo høyere omstillingskoeffisient, jo mer effektiv er varmepumpen.

Omstillingskoeffisienten til varmepumpen uttrykkes i forhold til forholdet mellom varmefluxen og den elektriske kraften som brukes på kompressoren

Gjør-det-selv varmepumpeenhet

Kjenne til handlingsplanen og varmepumpeenheten, sett sammen og installer selv alternativt varmesystem ganske muligens. Før du starter arbeidet, er det nødvendig å beregne alle grunnleggende parametere for det fremtidige systemet. For å beregne parametrene for den fremtidige pumpen, kan du bruke programvare designet for å optimalisere kjølesystemer.

Det enkleste alternativet å bygge er luft-vann system. Det krever ikke komplekst arbeid på enheten til den eksterne kretsen, som er iboende i vann- og jordvarianter av varmepumper. For installasjon vil det bare være behov for to kanaler, hvorav den ene vil levere luft, og den andre vil tømme den brukte massen.

Den enkleste måten å gjøre det selv på er å ordne en varmepumpe med varmeinntak fra luftmassen. En utendørs vifte blåser luft til fordamperen

I tillegg til viften, må du få en kompressor med den nødvendige kraften. For en slik enhet er kompressoren som vanlig utstyr er utstyrt med ganske passende delte systemer. Det er ikke nødvendig å kjøpe en ny enhet.

Du kan fjerne det fra gammelt utstyr eller bruke tilbehør til et gammelt kjøleskap. Det anbefales å bruke en spiralsort. Disse kompressormulighetene skaper i tillegg til å ha tilstrekkelig effektivitet høye trykk som øker temperaturen.

For å bygge en kondensator trenger du en kapasitans og et kobberrør. En spole er laget av et rør. For sin fremstilling benyttes ethvert sylindrisk legeme med ønsket diameter. Ved å vikle et kobberrør på det, kan du enkelt og raskt lage dette strukturelle elementet.

Den ferdige spolen er montert i en beholder som tidligere er kuttet i to. For fremstilling av containere er det bedre å bruke materialer som er motstandsdyktige mot korrosjonsprosesser. Etter å ha lagt en spole i den, sveises halvdelene av tanken.

Spolearealet beregnes ved å bruke følgende formel:

MT / 0,8 RT,

der:

• MT kraften til termisk energi som systemet produserer.
• 0,8 - koeffisienten for varmeledningsevne i samspillet mellom vann og materialet i spolen.
• RT - forskjellen i temperatur på vann ved innløpet og utløpet.

Velge et kobberrør for egenproduksjon av en spole, må du ta hensyn til veggtykkelsen. Den skal være minst 1 mm. Ellers vil røret deformeres når det vikles. Røret gjennom hvilket innløpet til kjølemediet er plassert i den øvre delen av tanken.

En kobberrørs varmeveksler lages ved å vikle et kobberrør på en sylindrisk gjenstand. Jo større overflateområdet er, desto høyere er pumpens ytelse

Fordamperen av varmepumpen kan lages i to versjoner - i form av en beholder med en spole plassert i den og i form av et rør i et rør. Siden temperaturen på væsken i fordamperen er liten, kan kapasiteten lages fra et plastfat. I denne kapasiteten er det plassert en krets som er laget av et kobberrør.

I motsetning til en kondensator, må spolen på fordamperspolen svare til diameteren og høyden på den valgte tanken. Den andre varianten av fordamperen: pipe in pipe. I denne utførelsesformen plasseres kjølemedierøret i et plastrør med større diameter, gjennom hvilket vann sirkulerer.

Lengden på et slikt rør avhenger av den planlagte pumpekapasiteten. Det kan være fra 25 til 40 meter. Et slikt rør er kveilet.

Termostatventil refererer til avstengnings- og kontrollrørbeslag. En nål brukes som et låseelement i ekspansjonsventilen. Posisjonen til ventilavstengningselementet bestemmes av temperaturen i fordamperen.

Dette viktige elementet i systemet har en ganske komplisert design. Det inkluderer:

• Termoelement.
• Aperture.
• Kapillarrør.
• Termoballon.

Disse elementene kan bli ubrukelige ved høye temperaturer. Derfor, under lodding, bør ventilen isoleres med asbestduk. Reguleringsventilen må samsvare med evaporatorens kapasitet.

Etter å ha utført arbeid med produksjon av hovedkonstruksjonsdelene, kommer det et avgjørende øyeblikk av å sette sammen hele strukturen i en enkelt enhet. Det mest avgjørende trinnet er kjølemediuminjeksjonsprosess eller kjølevæske inn i systemet.

Uavhengig av å gjennomføre en slik operasjon vil neppe være rimelig for en enkel lekmann. Her må du henvende deg til fagpersoner som driver med reparasjon og vedlikehold av VVS-utstyr.

Arbeidere i dette området har som regel nødvendig utstyr. I tillegg til å lade kjølemedium, kan de teste systemet. Selvbelastning av kjølemedium kan ikke bare føre til ødeleggelse av strukturen, men også til alvorlige personskader. I tillegg er det også behov for spesialutstyr for å starte systemet.

Når systemet starter oppstår en topp startbelastning, som vanligvis er rundt 40 A. Derfor er det ikke mulig å starte systemet uten startrelé. Etter første oppstart må ventilen og kjølemedietrykket justeres.

Valget av kjølemedium bør tas på alvor. Tross alt er det dette stoffet som i det vesentlige anses som den viktigste "bæreren" av nyttig termisk energi. Av de eksisterende moderne kjølemediene er frioner de mest populære. Dette er derivater av hydrokarbonforbindelser hvor en del av karbonatomene er erstattet av andre elementer.

Som et resultat av monteringen av de enkelte elementene i varmepumpen, bør det oppnås en lukket sløyfe som arbeidsmediet sirkulerer langs

Som et resultat av disse arbeidene ble et system med lukket sløyfe oppnådd. Kuldemediet sirkulerer i det, og sikrer valg og overføring av termisk energi fra fordamperen til kondensatoren. Når du kobler varmepumper til varmeforsyningssystemet til et hus, skal det bemerkes at temperaturen på vannet ved utløpet til kondensatoren ikke overstiger 50-60 grader.

På grunn av den lave temperaturen på den termiske energien som genereres av varmepumpen, bør spesialiserte varmeapparater velges som varmeforbruker. Det kan være et varmt gulv eller volum med lav treghet radiatorer laget av aluminium eller stål med et stort strålingsområde.

Hjemmelagde versjoner av varmepumper er mest hensiktsmessige å betrakte som hjelpeutstyr som støtter og kompletterer arbeidet med hovedkilden.

Hvert år forbedres designen av varmepumper. Industrielle design designet for husholdningsbruk bruker mer effektive varmeoverføringsflater. Som et resultat vokser systemytelsen kontinuerlig.

En viktig faktor som stimulerer utviklingen av en slik teknologi for produksjon av termisk energi er miljøkomponenten. Slike systemer, i tillegg til å være ganske effektive, forurenser ikke miljøet. Fraværet av åpen ild gjør at driften er helt sikker.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Video nr. 1. Slik lager du den enkleste hjemmelaget varmepumpen med en varmeveksler fra PEX-rør:

Video nr. 2. Fortsatt orientering:

Som alternative varmesystemer har det lenge vært brukt varmepumper. Disse systemene har pålitelighet, lang levetid og er viktigst miljøvennlige. De begynner seriøst å bli betraktet som det neste trinnet mot utvikling av effektive og trygge varmesystemer.

Vil du stille et spørsmål eller snakke om en interessant metode for å bygge en varmepumpe, ikke nevnt i artikkelen? Skriv kommentarer i blokken nedenfor.